灤第五章对流传热的理论基础 5-1对流传热概说 5-2对流换热问题的数学描写 5-3边界层型对流传热问题的数学描写 5-4流体外掠平枚传热层流分析解及比 拟理论
第五章 对流传热的理论基础 5-1 对流传热概说 5-2 对流换热问题的数学描写 5-3 边界层型对流传热问题的数学描写 5-4 流体外掠平板传热层流分析解及比 拟理论
崇第五章对流传热的理论基础 5-1对流传热概说 0对流传热的提出 1对流传热的定义、性质和目的 2对流传热的特点 3对流传热的影响因素 4对流传热现象的分类 5对流传热的研究方法 思 6如何从温度场计算表面传热系数 第四章导热问题的数值解法 2
第四章 导热问题的数值解法 2 5-1 对流传热概说 0 对流传热的提出 1 对流传热的定义、性质和目的 2 对流传热的特点 3 对流传热的影响因素 4 对流传热现象的分类 5 对流传热的研究方法 6 如何从温度场计算表面传热系数 第五章 对流传热的理论基础
§5-1对流传热概述 0对流换热的提出请大家看一段录像 第四章导热问题的数值解法 3
第四章 导热问题的数值解法 3 §5-1 对流传热概述 0 对流换热的提出 请大家看一段录像
§5-1对流传热概述 1对流换热的定义、性质和目的 定义：？ Fluid flow (V,Te) 。 Surface 性质：对流换热与热对流不同，既有热对流，也有导热； 严格来讲，不是基本传热方式 目的：计算h 第四章导热问题的数值解法 4
第四章 导热问题的数值解法 4 §5-1 对流传热概述 1 对流换热的定义、性质和目的 定义: ？ 对流换热与热对流不同，既有热对流，也有导热； 严格来讲，不是基本传热方式 计算h 。 性质： 目的：
2对流传热的特点？ ()导热与热对流同时存在的复杂热传递过程 (2)必须有直接接触（流体与壁面）和宏观运动；也必须 有温差 (3)由于流体的粘性和受壁面摩擦阻力的影响，紧贴 壁面处会形成速度梯度很大的边界层 3对流换热的基本计算式？ Fluid 牛顿冷却公式： Velocity Temperature distribution distribution Φ=hAt.-t)[w] ufy) T(y) q=Φ/A Heated T(y) =h(t,-t,)[w/m2] surface 第四章导热问题的数值解法 5
第四章 导热问题的数值解法 5 (1) 导热与热对流同时存在的复杂热传递过程 (2) 必须有直接接触（流体与壁面）和宏观运动；也必须 有温差 (3) 由于流体的粘性和受壁面摩擦阻力的影响，紧贴 壁面处会形成速度梯度很大的边界层 2 对流传热的特点? 3 对流换热的基本计算式? ( ) [W] = − ∞ Φ hA t t w [ ] 2 h(tw t f ) W m q Φ A = − = 牛顿冷却公式:
3对流传热的影响因素 其影响因素主要有以下五个方面： (1)流动起因； (2)流动状态； (3)流体有无相变； (4)换热表面的几何条件； 一d在 (b) (5)流体的热物理性质 & 第四章导热问题的数值解法 6
第四章 导热问题的数值解法 6 3 对流传热的影响因素 其影响因素主要有以下五个方面： (1)流动起因; (2)流动状态; (3)流体有无相变; (4)换热表面的几何条件; (5)流体的热物理性质
流体的热物理性质对对流换热的影响： 热导率 [W/(mC)] 密度 p[kg/m3] 比热容 c[J/kg°C] 动力粘度n[Ns/m2] 运动粘度 Ev=n/p [m2/s] 体胀系数a[/K] 入个三h个（流体内部和流体与壁面间导热热阻小） p、c个→h个（单位体积流体能携带更多能量） n个→h↓（有碍流体流动、不利于热对流） α个→自然对流换热增强 综上所述，表面传热系数是众多因素的函数： h=f(y,tw,tr,元，Cp,p,a,7,1,2) 第四章导热问题的数值解法
第四章 导热问题的数值解法 7 流体的热物理性质对对流换热的影响： 热导率 [W (m C)] λ ⋅ 密度 [kg m ] 3 ρ 比热容 [J (kg C)] c ⋅ 动力粘度 [N s m ] 2 η ⋅ 运动粘度 [m s] 2 ν =η ρ 体胀系数 α [1 K] α ↑⇒ 自然对流换热增强 λ ↑⇒ h ↑ ρ、c ↑⇒ h ↑ (单位体积流体能携带更多能量) η ↑⇒ h ↓ (有碍流体流动、不利于热对流) (流体内部和流体与壁面间导热热阻小) 综上所述，表面传热系数是众多因素的函数： h f (v, t , t , , c , , , , l,Ω) = w f λ p ρ α η
Buoyancy-driven flow Forced flow Hot components 4对流传热现象的分类： on printed circuit boards ■■■■ Air (al ()流动起因 Moist air Water roplets Cold water 自然对流：流体因各部分 Vapor- bubbles Water 温度不同而引起的密度差 Hot plate c d 异所产生的流动 FIGURE 1.5 Convection heat transfer processes.(a)Foreed convection.(b)Natural conveetion.(c)Boiling.(d)Condensation. 是不是有温度差，就一定 能引起自燃对流呢？ 强制对流：由外力（如：泵、风机、水压头）作用所产 生的流动 h强制>h陷然 第四章导热问题的数值解法 8
第四章 导热问题的数值解法 8 4 对流传热现象的分类： (1) 流动起因 自然对流：流体因各部分 温度不同而引起的密度差 异所产生的流动 是不是有温度差，就一定 能引起自燃对流呢？ 强制对流：由外力（如：泵、风机、水压头）作用所产 生的流动 h强制 > h自然
(2)流动状态 层流：整个流场呈一簇互相平行的流线 h端流>h层流 湍流：流体质点做复杂无规则的运动 Streamline Turbulent region Buffer lay Laminar sublayer Laminar Turbulent Transition FICURE 6.6 Velocity boundary layer development on a flat plate. 第四章导热问题的数值解法
第四章 导热问题的数值解法 9 (2) 流动状态 h湍流 > h层流 层流：整个流场呈一簇互相平行的流线 湍流：流体质点做复杂无规则的运动
Moist air Water droplets Cold water (3)流体有无相变 Vapor bubbles Water Hot plate 单相换热： h相变>h单相 (e) 相变换热：凝结、沸腾、升华、凝固、融化等 (4)换热表面的几何因素： 内都流动 外都绕流 治 内部流动对流换热：管内或槽内 外部流动对流换热：外掠平板、圆管、管束 第四章导热问题的数值解法 10
第四章 导热问题的数值解法 10 (3) 流体有无相变 单相换热： h相变 > h单相 相变换热：凝结、沸腾、升华、凝固、融化等 内部流动对流换热：管内或槽内 外部流动对流换热：外掠平板、圆管、管束 (4) 换热表面的几何因素：